一种用于激光雷达观测的智能天窗装置的制作方法

本实用新型涉及环境监测仪器设备技术领域，具体涉及一种用于激光雷达观测的智能天窗装置。

背景技术：

激光雷达是一种主动遥感监测设备，具有高时空分辨率、高测量精度等优势。随着激光雷达产品化的发展，为了满足激光雷达长期户外业务化观测的要求，需要加装保护天窗，起到防雨防尘作用的同时，不影响光的发射与接收。

现有的天窗多采用固定式的保护玻璃，密封处理后，以供激光雷达观测使用。这种方式虽有防雨防尘的作用，但灰尘、雨雪的累积会造成信号透过率的下降，需要人员定期的清理和维护。而且因天窗不能开启，天窗玻璃对信号的影响因子很难获得。另一种是采用可开启的天窗，具有电动和手动模式，当需要观测的时候将天窗打开，雨雪天气或不观测的时候需将天窗关闭，但这种方式也需要人工控制。所以，这两种天窗方式都不适合激光雷达户外长期无人值守自动观测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种功能完善的用于激光雷达的智能天窗装置，无需人工控制，以满足激光雷达长期户外无人值守观测的要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型主要通过以下技术方案来实现：一种用于激光雷达观测的智能天窗装置，主要包括天窗主体组件、智能清洁组件、电动开关组件；所述天窗主体组件包括固定底座、框架和天窗玻璃，所述天窗玻璃安装在所述框架上；所述固定底座固定在激光雷达系统顶部，其两侧开设有滑轨槽；所述框架与所属固定底座滑动连接；所述的智能清洁组件用于天窗玻璃的清洁吹干防冷凝水；所述的电动开关组件用于控制天窗玻璃的开启或关闭。

所述框架上用于安装天窗玻璃的位置形成一个斜面，所述斜面的倾角为5°～10°，可防止探测激光经过所述天窗主体时，反射信号直接返回激光雷达系统，造成激光雷达系统的损伤。

优选的，所述智能清洁组件包括雨刷器、吹风装置、雨水传感器和控制电路板；所述吹风装置安装在激光雷达系统顶部；所述雨刷器安装在所述框架的一侧；所述雨水传感器安装在激光雷达系统顶部；所述雨刷器、吹风装置和雨水传感器均与控制电路板连接，由控制电路板控制。

所述的吹风装置还设有加热器，由所述的控制电路板控制其工作。

优选的，所述电动开关组件包括电动开窗器、开启限位器、关闭限位器；所述电动开窗器通过两侧的安装脚固定在所述固定底座的前端；所述开启限位器和关闭限位器安装在固定底座的两端；所述的电动开窗器与控制电路板连接。

进一步的，所述的框架左右两侧和前端设有挡板。

进一步的，所述的框架上天窗开孔位置四周安装有密封部件。

进一步的，所述的电动开关组件还包括遥控器，所述的遥控器用于向电动开窗器发送控制信号。

进一步的，所述的框架底部安装有定位轮，所述定位轮在所述滑轨槽内移动。

本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置，与现有技术相比，结构简单，安装方便，尤其是能够实现智能控制，远程控制，满足激光雷达户外长期无人值守自动观测的需要。另外还设置了天窗清洁组件，能够及时对天窗玻璃进行清洁，避免累积的灰尘或雨雪对信号的透过率造成不良影响。

附图说明

图1：本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置关闭状态示意图；

图2：本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置开启状态示意图；

图3：本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置的固定底座示意图；

图4：本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置的天窗智能控制原理图；其中，1、框架；2、天窗玻璃；3、固定底座；4、开启限位器；5、雨水传感器；6、雨刷器；7、吹风装置；8、关闭限位器；9、密封条；10、滑轨槽；11、挡板；12、链条开窗器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体装置和实施方式作进一步详细地说明。

本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置，主要包括天窗主体组件、智能清洁组件、电动开关组件。其中，如图1所示，天窗主体组件包括框架1、天窗玻璃2和固定底座3，天窗玻璃2固定安装在框架1上，密封处理。天窗玻璃2根据探测激光和回波信号选择相应波长透过率高的玻璃。框架1上安装天窗玻璃2的位置处设计成具有5°～10°倾角的斜面，当天窗玻璃2安装在其上面时，天窗玻璃2与框架1底面呈5°～10°倾角。这种结构设计可防止探测激光经过天窗主体时，反射信号直接返回激光雷达系统，造成激光雷达系统的损伤。

如图1和图2所示，框架1左右两侧和前端设有挡板11，在天窗关闭的时候，可防止雨水或灰尘从天窗灌进激光雷达系统。固定底座3上天窗开孔位置四周安装有密封条9，在天窗关闭的时候有防尘防雨的作用。

如图2所示，固定底座3采用方管结构，固定在激光雷达系统顶部，可防止顶部积水从天窗开孔灌入激光雷达系统内。固定底座3两侧开设有滑轨槽10，框架1底部安装有定位轮，定位轮设置在滑轨槽内，可以在滑轨槽10内移动，继而带动框架1在固定底座3上平移。

如图1所示，本实施例中，智能清洁组件包括雨刷器6、吹风装置7、雨水传感器5和控制电路板。吹风装置7可防止灰尘在天窗玻璃上累积，吹风装置7还设置有加热器，并且与加热器协同工作，向天窗玻璃上吹热风，可以防止由于室内外温差大而导致冷凝水、露水在天窗玻璃上生成。

如图1所示，雨刷器6安装在框架1上，雨水传感器5安装在激光雷达系统顶部，两者均与控制电路板连接。雨水传感器5感知雨雪天气后和强湿度天气后，将信号传输给控制电路板，由控制电路板控制雨刷器6工作，防止雨、雪在天窗玻璃2上凝结。同时根据观测场地环境情况，雨刷器6可由控制电路板控制定期开启，对天窗玻璃2上的灰尘起到清理作用。控制电路板一般安装在激光雷达系统天窗侧下面。

电动开关组件包括电动开窗器、开启限位器4、关闭限位器8和遥控器。本实施例的电动开窗器采用体积小、安装固定方便、控制简单的链条开窗器12，链条开窗器12通过两侧的安装脚固定在固定底座3的前端，固定底座3的前端开孔，可将链条开窗器12的链条穿过。链条开窗器12的链条前端与框架1的前挡板固定在一起，以通过链条的运动控制天窗的开启与关闭。

链条开窗器12的运动可由控制电路板发送指令控制，也可由人员通过控制开关或者由遥控器控制，从而实现天窗的电动开启与关闭。

当雨水传感器5感知雨雪天气后，将信号传输给控制电路板，控制电路板进一步确认天窗的状态，如果天窗此时为开启状态，则发送关窗指令，天窗自动关闭。

开启限位器4和关闭限位器8分别安装在固定底座3的两端上，分别用于智能天窗开启位置和关闭位置的限定。当天窗开启到达开启限位器4限定的位置时，控制电路板根据收到的位置指令控制链条开窗器12停止；当天窗关闭到达关闭限位器8限定的位置，控制电路板根据收到的位置指令控制链条开窗器12停止。

图4是本实用新型的用于激光雷达观测的智能天窗装置的控制原理图，图中箭头代表发送或接收指令。如图所示，控制电路板接收雨水传感器5的指令，以发送控制指令控制雨刷器6工作。控制电路板接收天窗开启限位器4和天窗关闭限位器8的指令，以确定天窗的状态或者发送指令控制链条开窗器12工作或者停止。链条开窗器12也可由工作人员通过控制开关或者遥控器现场控制。控制电路板可根据激光雷达工作要求发送指令控制带加热器的吹风装置7通电工作。

控制电路板判断天窗处于开启状态时，天窗智能清洁组件停止工作。

天窗的所有智能控制指令提前写入控制电路板，以实现天窗的自动控制，同时也可通过本地工控机或者远程控制端实时对天窗进行电动控制。

当需要测试天窗玻璃对激光雷达信号的影响因子时，可通过开启和关闭智能天窗装置，对相应的信号进行比较来获得影响因子。当激光雷达正常观测时，智能天窗装置处于关闭状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。